日前,国家市场监督管理总局(国家标准化管理委员会)发布一批拟立项标准公示。其中3项标准与储能相关。分别是《电化学储能构网型变流器技术规范》、《电化学储能电站安全评价导则》、《电力储能用飞轮储能变流器》。
《电化学储能构网型变流器技术规范》
主要起草单位为中国电力科学研究院有限公司、阳光电源股份有限公司、华为数字能源技术有限公司。
标准规定了电化学储能构网型变流器的分类和编码、基本要求、功能要求、性能要求和辅助系统等要求,描述了相应的试验方法,规定了检验规则、标志、包装、运输和贮存等内容。适用于以交流端口电压在35kV及以下构网型变流器的设计、制造、试验、检测、运行、维护和检修。
目的意义:当前电力系统“双高”、“双峰”和“双随机”特性日益凸显,对电网的调节控制提出了更高要求。储能作为优质的灵活调节资源和潜在的主动支撑手段,是构建新型能源体系、推动能源绿色低碳转型的重要装备基础和关键技术,是助力实现“碳达峰碳中和”目标的重要支撑,可在新型电力系统“保供应、保安全和促消纳”挑战中发挥显著作用,并已实现工程化和商业化应用。
随着新能源占比的不断攀升,局部高比例新能源接入电网缺少同步支撑电源,短路电流水平不断下降,呈现弱交流电网特性,宽频振荡、暂态过电压、锁相失步等新能源并网稳定问题相对频发,电力系统安全稳定问题愈加突出。
相比传统采用跟网型锁相环控制技术的储能技术,构网型储能技术可以模拟发电机的励磁及功角特性,具有主动电压支撑、自动惯量支撑和调频响应能力,能够改善电网阻尼特性抑制宽频振荡,提高弱电网短路能力,是解决新型电力系统稳定运行及新能源高比例消纳的有效手段。
《国家能源局关于组织开展可再生能源发展试点示范的通知》(国能发新能〔2023〕66号)中明确指出,主要支持构网型风电、构网型光伏发电、构网型储能、新能源低频组网送出等技术研发与工程示范,显著提高新能源接入弱电网的电压、频率等稳定支撑能力,大幅提升风电光伏大基地项目输电通道的安全稳定送电能力。
新疆、西藏、江苏等省市相继提出要加装构网型储能装置,建设构网型储能电站来应对新型电力系统的风险,提高电网的抗扰、主动支撑、感知等涉网能力改造提升,推动新能源从并网向组网转变。
但目前,国内尚未有明确的针对构网型储能变流器的相关标准,因此在进行构网型储能电站设计、建设和并网过程中,无法对构网型变流器进行可靠安全的边界设计,无法进行产品型式试验,无法保障构网型储能电站的安全可靠运行,因此,为适应工程实际需要和未来技术发展需要,有必要对构网型变流器提出技术要求,明确试验方法,明晰能力边界,为行业的发展指明方向,提高储能装备水平,助力储能装备尽早走出去,抢占技术高地。
《电化学储能电站安全评价导则》
主要起草单位中国电力科学研究院有限公司。
标准适用于装机规模为500kW/500kWh及以上的锂离子电池、钠离子电池、铅酸(炭)电池等电化学储能电站安全评价。规定了电化学储能电站安全生产规章制度评价、设备设施评价、运行维护评价、检修评价和综合评价等评价内容及方法。
目的意义:(一)制修订推荐性国家标准的必要性、可行性 (1)立项必要性:作为支撑智能电网和能源转型发展的关键技术,储能受到广泛关注,其中以锂离子电池为代表的电池储能成为大规模储能的首选储存载体之一。
锂离子电池储能技术近年来在本体研发、规模化集成、安全防护、功能实现与工程验证等关键技术领域持续提升,通过了规模化应用功能验证,面向电力系统应用的技术标准体系和应用管理体系日趋完善,在可控安全应用等方面的问题也在逐步改善。
然而随着电池储能应用规模逐渐增加,暴露出储能系统在质量和安全方面存在诸多问题和风险,具体表现为两个方面:一是安全问题突出,近年国内外发生多起储能电站安全事故,原因涉及储能核心部件本体缺陷、外部激源、运行环境及管理缺陷等;二是可靠性不足,已投运储能电站多存在容量不足、效率低下、寿命过快衰减、故障频繁等问题,严重影响电站正常运行,也给安全经济调度运行带来了一定的隐患。
产生上述问题的根本在于储能工程建设未严格执行技术标准要求,缺乏体系化闭环技术监督要求,无法对储能电站形成有效的安全监管评估。
因此,亟需针对电化学储能电站安全评估规范缺失的现状,从安全生产规章制度评价、设备设施评价、运行维护评价、检修评价四方面入手,对储能规划设计、设备选型、监造、到货抽检、安装、调试、试运行、并网验收、检修等全过程进行必要的评价监督,提升储能设备的质量与安全水平、降低储能电站事故概率,以期充分发挥电化学储能支撑电网高效经济运行的综合效能。
(2)项目可行性: 1)政策要求。
北京市“4.16储能电站火灾爆炸事故”后,国务院安委会办、国家能源局、国家发改委等均出台了相关政策和规范,明确加强储能的质量、安全管理。
储能电站安全评估规范的制定是对上述政策要求的呼应。
2)产业发展和技术成熟度。
随着电化学储能电站的大量投运,存量储能电站存在长期重大安全隐患的问题,新建储能电站存在“带病并网”风险,需要建立储能电站安全性评价规程,配合现场检查,评估存量和新建储能电站安全风险,并提出整改措施,为储能电站的启用和稳定运行提供安全依据。
3)具有丰富的标准编制经验。
中国电科院牵头编制了包括GB/T 42288《电化学储能电站安全规程》在内的数十项电力储能领域国家标准、行业标准、企业标准、团体标准,多年深耕电力储能相关研究方向,具备标准制定、编写的经验和能力。
4)具有关键技术支撑。
申报团队承担了多项储能安全领域相关的科研项目,在江苏、上海等地开展过多个储能电站的安全评估工作,具备丰富的理论和实践研究基础,可为本标准编制提供有力支撑。
《电力储能用飞轮储能变流器》
主要起草单位为株洲变流技术国家工程研究中心有限公司、中国电力科学研究院有限公司、华驰动能(北京)科技有限公司。标准适用于适用于电力系统以飞轮作为储能载体的飞轮储能变流器的设计、制造、试验、检测、运行、维护和检修。
标准规定了电力储能用飞轮储能变流器的制动、在线投入、功率控制、报警和保护、通信、运行信息监测等功能要求,电气性能和安全性能等性能要求,描述了相应的试验方法,规定了分类和编码、正常工作条件、并网运行电气条件、柜体要求和防护等级、检验规则、标志,包装,运输和贮存等内容。
目的意义:当前碳中和趋势加速,新能源装机量和发电量快速发展,然而当新能源大量并入电网时,会增加电网波动,电网安全性或将受到冲击,因此,电网调频刚性需求凸显。
飞轮储能是利用旋转体高速旋转时的动能实现能量储存,通过控制飞轮实现电能和动能的转换,具有功率密度高、不受充放电次数限制、充放电迅速、绿色无污染,使用寿命长等特点,在电力系统快速负荷调节方面具有独特的优势,尤其适合电网一次调频应用场景,每天充放电次数可高达几百上千次,随着大规模新能源并网,电网频率波动越来越大,迫切需要飞轮储能这种短时高频的储能技术支持。
飞轮储能变流器是实现飞轮安全、可靠并网的关键设备。
在电网调频应用中,飞轮系统接受电网的调度指令,控制飞轮储能变流器功率,实现能量快速响应,飞轮储能变流器不仅需要满足并网技术要求,同时也需要满足飞轮电机的高动态响应要求。
目前飞轮储能变流器在电力储能领域应用缺乏标准规范和引导,亟需制定相关国家标准。
必要性(一):电力级飞轮储能双向变流器技术发展亟需标准引导目前飞轮储能变流器的技术方案、技术指标没有统一规范,导致在实际项目应用中变流器的方案多样化,不能完全满足飞轮在电力储能上快速充放电响应、调节、切换等关键技术指标以及安全、可靠性要求。
因此需结合电力储能实际应用需求制定国家标准,引导储能专用飞轮储能变流器的技术发展方向,提升其综合应用性能。
必要性(二):规范产业高质量发展的需要 从2022年起,电力储能用飞轮储能开始进入规模化应用阶段,MW级飞轮储能电站不断投入建设,面对日益增长的应用规模,飞轮储能变流器在电力储能领域的应用缺乏标准规范和引导,亟需以电力储能实际应用需求为导向,结合飞轮储能的特性制定国家标准,明确对飞轮储能变流器的技术要求,提出与飞轮储能系统实际运行条件和需求匹配的试验方法,规范飞轮储能变流器产业发展。
必要性(三):完善电力储能国家标准体系 填补电力储能标准体系中飞轮储能变流器国家标准的空白。
(2)项目可行性: 1)产业发展和技术成熟度。
飞轮储能是一种技术日趋成熟的新型储能技术,飞轮储能变流器因此也得到了快速发展,正处于示范工程应用向商业规模化的高速发展阶段,目前已有MW级的并网示范工程。
随着新能源并网规模逐步扩大,应用飞轮储能来解决电网调频问题已成为优选解决方案。
然而目前国内外还没有专门针对电力储能用飞轮储能变流器的国家级标准,尤其是单机大功率MW级飞轮储能才开始起步,其配套的飞轮储能双向变流器没有可参考的标准,无法从根源上保证飞轮储能系统稳定运行的安全与质量,制定本标准可为飞轮储能电站的安全与质量提供有效保障。
2)具有丰富的标准编制经验。
申报团队为IEC/TC9国际标准,全国牵标委(SAC/TC278)和行业牵引电气设备标准化归口单位,获得了5项重要国际标准的主导起草权,组织制订国家、行业标准共139项。
3)具有丰富的理论和实践支撑。
申报团队是中国中大功率变流技术领域唯一国家级工程研究中心,专业从事变流技术前沿科技研究、模块化设计、核心技术系统化应用。
依托轨道交通的核心技术和平台,已建立从器件、装置到系统的完整产业链,整体技术国内领先,并取得了系列首台套业绩突破,实现重大技术装备领域的进口替代和“卡脖子“关键技术突破。
同时申报团队在电力调频领域具有丰富的飞轮储能变流器产品开发与应用经验。